超超临界锅炉过热器爆管原因分析及预防措施
介绍了某电厂3号机660MW超超临界机组概况，分析3号锅炉后屏过热器超温爆管的原因，主要阐述了针对氧化皮引起爆管运行调整的措施。
标签：超超临界；直流锅炉；后屏过热器；爆管；氧化皮
1 引言
某电厂一期4×660MW超超临界燃煤发电机组，配置哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产制造，由三菱重工业株式会社提供技术支持的超超临界参数变压运行直流锅炉。
锅炉型号：HG-2000/26.15-YM3。
3号机组按计划于2月1日停机进行C级检修，检修结束后，于2月23日锅炉点火。
2月26日停运后检查发现锅炉后屏过热器发生爆管。
停炉冷却后，检修人员入炉内检查，发现后屏过热器从炉左向右数第25排、外向内数第8圈（简称25P-8）后弯前水平段400mm处爆管，爆口宽度125mm，长度105mm，爆口边缘较钝，为明显的短期过热爆口形貌；爆口管材料为：A-213S30432；规格：φ51×9.5；测量爆口后（后弯出口）垂直段管子外径φ51.16mm，爆口前（后弯入口）水平段管子外径φ52.30mm附近有明显胀粗；且爆口管有明显过热变色情况。
对后屏过热器及末级过热器底部弯头进行100%氧化皮电磁波检查，发现上述变色管段弯头内明显存在氧化皮，割取上述变色管段，分别倒出数量不等的氧化皮，后屏过热器25P-10管段两个下弯头倒出的氧化皮数量最多，且带水潮湿，风干后重量为225.97克。
因此根据以上情况分析，判断为后屏第25P-8管段内部氧化皮脱落造成管道堵塞，管道局部短时间过热发生爆管。
2 氧化皮导致爆管原因
2.1 TP347H管为奥氏体不锈钢管，潮电实验得知，其线性膨胀系数为（1.6-2.1）×10-5，氧化皮的线性膨胀系数为（0.5-0.9）×10-5，由于膨胀系数不等，管道内蒸汽介质参数变化较快时，氧化皮容易脱落，由于蒸汽具有携带作用，少量脱落不会导致管道堵塞，但在异常情况下，如锅炉停止、启动过程中，升温升压速度过快、运行中超温等均会造成氧化皮大量脱落，堵塞管道。
2.2 正常运行温度时，氧化皮一直产生，一直脱落，随着蒸汽带走，一般不会发生氧化皮堵塞管道。
当超温运行时就会加剧高温氧化，脱落量将大幅增加，造成蒸汽不能将脱落的氧化皮全部带走，部分沉积直至下弯头堵塞发生运行中爆管。
2.3 停炉过程中，由于不锈钢在运行时内壁已有大量的氧化皮存在，而氧化
皮与不锈钢的膨胀系数相差较大，冷却时不锈钢收缩较快，氧化皮收缩较慢，氧化皮被挤碎、龟裂、脱落，且蒸汽携带能力较低，最终氧化皮沉积至管道下部。
2.4 过、再热器内壁的水蒸汽氧化层剥离有两个主要条件：一是垢层达到一定厚度（临界值），一般而言奥氏体不锈钢0.10mm，铬钼钢0.2-0.5mm（运行2-5万小时可以达到）。
二是母材基体与氧化膜或氧化膜層间应力（恒温生长应力或温降引起的热应力）是否达到临界值（与管材、氧化膜特性、温度变化幅度、速度、频度等有关）。
2.5 由于煤质、热负荷的变化，在低负荷（60%额定负荷及以下），由于部分过热器管子蒸汽流量偏低，流速偏差大，可能造成局部过热而引起爆管。
3 解决及预防措施
3.1 基建设计与调试阶段
（1）在锅炉的设计阶段，请第三方对其热力系统进行校核计算。
（2）锅炉材质采用耐氧化的合金。
（3）在国内同类型锅炉容易发生超温爆管的环节，加装壁温测点/工质温度测点。
要保证壁温测点设计的完整性、合理性，安装的正确性，测量指示准确性。
（4）严格锅炉风量标定试验、空气动力场实验、水动力试验、燃烧调整试验，达到制造商规定的要求。
（5）加强酸洗和吹管，保证机组投运前将易脱落氧化皮清除干净。
酸洗及吹管后要对重点部位及原件进行内窥镜检查及割管检查，确保酸洗及吹管效果。
3.2 运行阶段
3.2.1 锅炉启动阶段
（1）热炉启动时控制上水速度<190t/h，一般控制在150t/h左右，上水温度与汽水分离器壁温差<110℃；（2）启动初期，利用辅汽提升除氧器给水温度，尽量保证上水温度达到120℃（冷态启动视辅汽运行情况尽量提升上水温度）。
对于温态及热态启动根据锅炉壁温情况可进行适当调整，以保证规定的温差。
（3）加强水质监督。
（4）启动期间严格控制升温速率；启动过程中大流量冲洗（冲走氧化皮防止管路堵塞及汽轮机冲蚀）。
（5）严格控制管壁温度。
启动过程中加强受热面金属管壁温度监视，控制金属壁温均匀上升；发现管壁温度异常升高时，稳定燃烧工况运行，停止升温升压，必要时采用减少燃料、适当增加给水及WDC 阀排放，加大炉水泵出口调整门开度以提高省煤器入口给水流量的方式控制管壁温度。
（6）机组湿态、干态转换时负荷点控制做到稍为高点（经过调试后确定），以保证省煤器入口足够大的给水流量，防止干湿态转换过程中引起水冷壁水动力恶化，煤水比失调而导致受热面壁温、蒸汽参数升降速度超限。
3.2.2 机组正常运行时措施
（1）严格控制管壁超温。
加负荷及机组运行中，严密监视各处壁温，发现
锅炉末过、末再各壁温超过规定值，立即进行调整，使其恢复正常值以内，必要时降低主蒸汽温度运行；（2）改善汽温调节品质，加强过、再热汽温的调整，严格控制过、再热汽温超温，尽量避免大幅度的调整减温水量而造成减温器后的管壁温度突变；（3）优化吹灰程序。
根据锅炉燃烧特点和观察炉膛结焦和积灰情况，合理吹灰，减小炉膛两侧温度偏差，在保证汽温的前提下，降低了过热器的管壁温度。
（4）严格控制机组升降负荷过程中主蒸汽和再热蒸汽温度的变化速率小于1.85℃/min，机组升负荷过程中，严格控制升温梯度不高于规程规定值。
（5）升、降负荷过程中，严格控制变负荷速率。
（6）加强加氧控制，保证汽水品质（机组正常运行稳定后，化学制定加氧控制方案）。
机组运行过程中，化学必须加强对整个汽水品质的监督，防止水质及蒸汽品质恶化的事故出现。
3.2.3 机组停运过程中措施
（1）如非工作必须，尽可能避免采用滑参数方式停机；必须采用滑参数方式停机时，整个停机过程中严格控制主蒸汽和再热蒸汽的降温速率小于 1.5℃/min；特别在滑停至350℃时（研究表明锅炉降温至此温度时最容易发生氧化皮脱落）。
（2）滑停时控制好汽温和壁温，减温水的投停和调节尽量平稳和小幅度操作，防止减温水大增大收的脉冲式变化；（3）机组停运后保持锅炉总风量1000t/h对锅炉进行10分钟吹扫，然后停运送吸风机，保持风烟系统畅通，对炉膛进行自然通风冷却至少12小时后，且壁温小于350℃，方能考虑启动风机对锅炉进行通风快冷；（4）如检修要求锅炉快冷，严禁停炉后给锅炉继续上水冷却，通风快冷必须对炉膛进行自然通风冷却至少12小时后，且壁温小于350℃，且规定只启单侧风机，总风量控制≤600t/h，壁温下降速率≤10℃/h。
（5）事故停机后，应采取“闷炉”方式，防止炉膛温度大幅度下降。
4 结束语
随着国内机组向超超临界的发展，氧化皮脱落成为了影响机组安全的重要因素之一，只有做好各个方面的预防工作，才能真正的抑制氧化皮脱落的发生。
参考文献
[1]吴磊，等.1025t/h锅炉高温过热器爆管原因分析[J].湖北电力.。
